烧伤是生活中最常见的意外伤害之一,全球每天报告的新病例约为24000例。烧伤伤口在愈合过程中特别容易留下疤痕,尤其是深度烧伤。在临床实践中,保湿敷料(例如硅胶)通常用于防止烧伤伤口水分流失,以减少疤痕。尽管多年来它们在改善烧伤疤痕方面取得了一些成功,但它们的单一功能使其不太适合综合烧伤预后管理。这是因为烧伤创面不仅面临大量的水分流失,而且还会面临严重的细菌感染和炎症反应。尤其是,促炎因子的过度释放会破坏损伤部位组织的有序再生,从而显著导致瘢痕形成。僵硬脆弱的瘢痕不仅限制了患处的活动和灵活性,而且加剧了患者的心理负担。
成都奥创生物参与了名为《Polysaccharide-Based Injectable Hydrogel Loaded with Quercetin Promotes Scarless Healing of Burn Wounds by Reducing Inflammation》的实验项目,这项研究为烧伤伤口的无疤痕愈合提供了一种有前景的策略,具有巨大的潜在临床应用价值。
文章名:
Polysaccharide-Based Injectable Hydrogel Loaded with Quercetin Promotes Scarless Healing of Burn Wounds by Reducing Inflammation(载槲皮素的多糖基注射水凝胶通过减轻炎症促进烧伤创面无瘢痕愈合)
Biomacromolecules 2024, 25, 7529−7542
DOI:10.1021/acs.biomac.4c01276
挂名引用:
期刊介绍:
期刊名:Biomacromolecules
2024年影响因子/JCR分区:5.5/Q1
学科与分区:BIOCHEMISTRY & MOLECULAR BIOLOGY-SCIE(Q1); CHEMISTRY, ORGANIC - SCIE(Q1); POLYMER SCIENCE - SCIE(Q1)
出版国家或地区:UNITED STATES
研究者团队开发了一种载槲皮素的多糖基可注射水凝胶(PECE),槲皮素(Que)通过氢键结合到PECE上。Que持续释放展现出对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的显著抗菌活性。PECE也表现出良好的体外抗炎能力。更重要的是,在大鼠深二度烧伤模型中,PECE释放的Que显著下调RAW264.7分泌的促炎因子(IL-6和TNF-α),能够有效抑制伤口感染、减少炎症、促进血管生成和胶原沉积,最终减少疤痕形成。
要点一:
研究者团队设计了一种具有高保湿、抗菌和抗炎特性的水凝胶(PECE),由OAlg和CS共价交联和静电缠结形成的亲水聚合物网络,以及具有抗菌和抗炎特性的Que组成,OAlg的−CHO基团与CS的−NH2基团形成动态席夫碱结构,展现出稳定粘附能力和可注射性能。OAlg和CS中含有大量的−OH基团,展现出优异的保湿能力;
要点二:
由于PECE能稳定释放Que,对革兰氏阴性菌(大肠杆菌)和革兰氏阳性菌(金黄色葡萄球菌)都展现出了优异的抗菌能力,并且能快速清除自由基,展现出优异的抗氧化能力;
要点三:
在细胞实验与动物实验中PECE展现出良好的生物相容性以及抗炎活性,为伤口愈合和瘢痕减少提供了依据;
图一解析:
(a)PECE水凝胶的制备及其SEM图像,比例尺:100μm。(b)OAlg和Alg的1H NMR光谱。(c)OAlg、CS和Que的FT-IR光谱。(d)PECE和PEC的FT-IR光谱。(e)PECE的储能模量(G′)和损耗模量(G″)随角频率(ω)从0.1变为100 rad s−1,1%应变(γ)的变化。(f)37°C下AG、PEC和PECE的含水量与时间曲线。(g)粘附在猪皮表面的PECE水凝胶的宏观图像(i),粘附界面的SEM图像(ii),比例尺:25μm。(h)水凝胶的搭接剪切试验以及AG、PEC和PECE的粘附强度。(i)PECE水凝胶与组织表面粘附机制示意图。
图二解析:
(a)大肠杆菌和金黄色葡萄球菌在琼脂平板上与负载不同浓度(0.1、0.5、1%)Que 的 PECE水凝胶共培养2小时后的照片和(b)杀灭效率。(c)测定72小时内负载不同浓度(0.1、0.5、1%)Que的PECE水凝胶中释放的Que浓度。PECE水凝胶对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的杀灭效果示意图。(d)大肠杆菌和金黄色葡萄球菌与 PBS(对照)、PEC水凝胶和PECE水凝胶(1% Que)共培养2小时后的活-死染色图像和杀灭效率。(e)各种水凝胶对DPPH自由基的清除活性和图片。
图三解析:
(a) 溶血率和各种材料的代表性图像。(b) L929细胞的CCK-8检测结果。(c) 经各种处理后的L929细胞增殖的激光共聚焦图像。
图四解析:
(a) 用各种材料处理 LPS 诱导的RAW264.7细胞以检测其抗炎活性的方案示意图。(b) RAW264.7细胞经过各种处理后的细胞形态变化。(c) 具有各种表型的巨噬细胞的示意图;各种处理后巨噬细胞培养基上清液中的IL-6、TNF-α和IL-4浓度。
图五解析:
(a)SD大鼠肝损伤模型示意图。(b)肝损伤模型中各种处理2分钟后肝脏损伤照片。(c)肝损伤模型中各种处理2分钟后出血量。(d)SD大鼠尾部截肢模型示意图。(e)尾部截肢模型中各种处理2分钟后肝脏损伤照片。(f)尾部截肢模型中各种处理2分钟后出血量。
图六解析:
(a) 大鼠深二度烧伤创面模型的建立及治疗方案。(b) 在第0、4、8、12、20天用各种材料治疗的创面部位的代表性图像。(c) 根据(b) 计算的创面面积。(d) 在第4天用各种材料治疗的创面组织液中的菌落和菌落数量的平板照片。
图七解析:
(a)第4、8和20天时各种材料治疗伤口的组织的 H&E 图像,比例尺:250和500 μm。(b)第 8 天时取样伤口组织炎症因子的免疫组织化学染色:IL-6和TNF-α表达,比例尺:100μm。(c)取样伤口组织中IL6和TNF-α炎症因子表达的定量分析。
图八解析:
(a)第8天伤口组织样本中新生血管标志物CD31的免疫荧光和(b)其定量分析,比例尺:200μm。(c)第8天和第20天用各种材料治疗的伤口组织的胶原沉积率。(d)第8天和第20天伤口组织样本的Masson染色图像,比例尺:250μm。(e)第20天伤口组织样本的苦味红(PSR)染色图像,比例尺:50μm。
通过实验,成功开发了一种具有高保湿、抗菌和抗炎特性的多糖基可注射水凝胶,用于烧伤伤口的无瘢痕愈合。由于水凝胶中的动态席夫碱和CS和OAlg之间的静电相互作用,PECE表现出优异的可注射性。与市售的保湿凝胶(AG)相比,PECE具有更好的保湿能力,并且对皮肤组织的粘附性更强。此外,PECE对容易引起伤口感染的典型革兰氏阴性(大肠杆菌)和革兰氏阳性(金黄色葡萄球菌)细菌表现出很强的抗菌活性。在体外抗炎试验中,PECE可以通过释放Que促进RAW264.7巨噬细胞向M2型极化,从而显著降低促炎因子的浓度。利用这些特性,PECE可以有效预防感染、减少炎症、促进血管生成和胶原沉积,最终减少深二度烧伤大鼠模型中的瘢痕形成。总的来说,这项研究提出了一种简单有效的烧伤无疤痕治疗策略,这对于多糖基注射敷料的应用可能具有重要意义。